Geografický rozsah viditelnosti objektů. Navigační teorie

Každý objekt má určitou výšku H (obr. 11), proto je rozsah viditelnosti objektu Dp-MR složen z rozsahu viditelný horizont pozorovatel De=Mc a vzdálenost viditelného horizontu objektu Dn=RC:

Rýže. 11.

Pomocí vzorců (9) a (10) sestavil N. N. Struisky nomogram (obr. 12) a v MT-63 je uvedena tabulka. 22-v „Dosah viditelnosti objektů“, vypočtený podle vzorce (9).

Příklad 11. Najděte rozsah viditelnosti předmětu s výškou nad hladinou moře H = 26,5 m (86 stop), když je výška oka pozorovatele nad hladinou moře e = 4,5 m (1 5 stop).

Řešení.

1. Podle Struiského nomogramu (obr. 12) označíme na levé vertikální stupnici „Výška pozorovaného objektu“ bod odpovídající 26,5 m (86 ft), na pravé vertikální stupnici „Výška oka pozorovatele“ označíme bod odpovídající 4,5 m ( 15 ft); spojením označených bodů přímkou, na průsečíku posledně jmenované s průměrnou vertikální stupnicí „Dosah viditelnosti“ dostaneme odpověď: Dn = 15,1 m.

2. Podle MT-63 (tabulka 22-c). Pro e = 4,5 m a H = 26,5 m je hodnota Dn = 15,1 m Dosah viditelnosti majáků Dk-KR uvedený v navigačních příručkách a na námořních mapách je vypočítán pro výšku oka pozorovatele 5 m. Pokud skutečná výška oka pozorovatele není rovna 5 m, pak je třeba k rozsahu Dk uvedenému v manuálech přičíst korekci A = MS-KS- = De-D5. Korekce je rozdíl mezi vzdálenostmi viditelného horizontu z výšky 5 m a nazývá se korekce na výšku oka pozorovatele:

Jak je vidět ze vzorce (11), korekce na výšku oka pozorovatele A může být kladná (když e> 5 m) nebo záporná (když e
Rozsah viditelnosti majáku je tedy určen vzorcem

Rýže. 12.

Příklad 12. Rozsah viditelnosti majáku uvedený na mapě je Dk = 20,0 mil.

Z jaké vzdálenosti uvidí oheň pozorovatel, jehož oko je ve výšce e = 16 m?

Řešení. 1) podle vzorce (11)

2) podle tabulky. 22-a ME-63 A=De - D5 = 8,3-4,7 = 3,6 mil;

3) podle vzorce (12) Dp = (20,0+3,6) = 23,6 mil.

Příklad 13. Rozsah viditelnosti majáku uvedený na mapě je Dk = 26 mil.

Z jaké vzdálenosti uvidí oheň pozorovatel na lodi (e=2,0 m)

Řešení. 1) podle vzorce (11)

2) podle tabulky. 22-a MT-63 A=D - D = 2,9 - 4,7 = -1,6 mil;

3) podle vzorce (12) Dp = 26,0-1,6 = 24,4 mil.

Volá se rozsah viditelnosti objektu vypočítaný pomocí vzorců (9) a (10). zeměpisné.

Rýže. 13.

Rozsah viditelnosti světla majáku, popř optický rozsah viditelnost závisí na síle světelného zdroje, systému majáku a barvě ohně. Ve správně postaveném majáku se obvykle shoduje s jeho zeměpisným rozsahem.

Při oblačném počasí se skutečný rozsah viditelnosti může výrazně lišit od geografického nebo optického rozsahu.

Nedávno výzkum prokázal, že v podmínkách denní plavby je rozsah viditelnosti objektů přesněji určen podle následujícího vzorce:

Na Obr. Obrázek 13 ukazuje nomogram vypočítaný pomocí vzorce (13). Použití nomogramu si vysvětlíme řešením úlohy s podmínkami příkladu 11.

Příklad 14. Najděte rozsah viditelnosti předmětu s výškou nad hladinou moře H = 26,5 m, s výškou oka pozorovatele nad hladinou moře e = 4,5 m.

Řešení. 1 podle vzorce (13)

Viditelný horizont je na rozdíl od skutečného horizontu kruh tvořený body dotyku paprsků procházejících okem pozorovatele tečně k zemskému povrchu. Představme si, že oko pozorovatele (obr. 8) je v bodě A ve výšce BA=e nad hladinou moře. Z bodu A je možné nakreslit nekonečný počet paprsků Ac, Ac¹, Ac², Ac³ atd., tečných k povrchu Země. Body dotyku c, c¹ c² a c³ tvoří malý kruh.

Sférický poloměr ВС malého kruhu s с¹с²с³ se nazývá teoretický rozsah viditelného horizontu.

Hodnota sférického poloměru závisí na výšce oka pozorovatele nad hladinou moře.

Pokud je tedy oko pozorovatele v bodě A1 ve výšce BA¹ = e¹ nad hladinou moře, pak bude sférický poloměr Bc" větší než sférický poloměr Bc.

Chcete-li určit vztah mezi výškou oka pozorovatele a teoretickým rozsahem jeho viditelného horizontu, zvažte pravoúhlý trojúhelník AO:

Ac2 = AO2 - Os2; AO = OB + e; OB = R,

Potom AO = R + e; Os = R.

Vzhledem k nevýznamnosti výšky oka pozorovatele nad hladinou moře ve srovnání s velikostí poloměru Země lze délku tečny Ac brát rovnou hodnotě sférického poloměru Bc a označující teoretický rozsah viditelného horizontu přes D T, získáme

D2T = (R + e)² - R² = R² + 2Re + e² - R² = 2Re + e²,

Rýže. 8

Vzhledem k tomu, že výška oka pozorovatele e na lodích nepřesahuje 25 m a 2R = 12 742 220 m, je poměr e/2R tak malý, že jej lze zanedbat, aniž by byla ohrožena přesnost. Proto,

protože e a R jsou vyjádřeny v metrech, pak Dt bude také v metrech. Skutečný rozsah viditelného horizontu je však vždy větší než teoretický, protože paprsek přicházející z oka pozorovatele do bodu na zemském povrchu se láme kvůli nestejné hustotě atmosférických vrstev na výšku.

Paprsek z bodu A do c nejde v tomto případě po přímce Ac, ale po křivce ASm" (viz obr. 8). Pozorovateli se proto bod c jeví jako viditelný ve směru tečny AT. , tj. zvednutý o úhel r = L TAc , nazývaný úhel zemského lomu Úhel d = L HAT se nazývá sklon viditelného horizontu A ve skutečnosti bude viditelný horizont malý kruh m", m "2, tz", s mírně větším sférickým poloměrem (Bm" > Вс).

Velikost úhlu zemského lomu není konstantní a závisí na refrakčních vlastnostech atmosféry, které se mění s teplotou a vlhkostí, a na množství suspendovaných částic ve vzduchu. V závislosti na roční době a datu dne se také mění, takže skutečný rozsah viditelného horizontu oproti teoretickému se může zvýšit až o 15 %.

V navigaci se předpokládá nárůst skutečného rozsahu viditelného horizontu oproti teoretickému o 8 %.

Pokud tedy označíme skutečný nebo, jak se tomu také říká, geografický rozsah viditelného horizontu přes D e, získáme:

Pro získání De v námořních mílích (při R a e v metrech) se poloměr země R, stejně jako výška oka e, vydělí 1852 (1 námořní míle se rovná 1852 m). Pak
Chcete-li získat výsledek v kilometrech, zadejte násobitel 1,852. Pak
pro usnadnění výpočtů pro určení rozsahu viditelného horizontu v tabulce. 22-a (MT-63) ukazuje rozsah viditelného horizontu v závislosti na e, v rozmezí od 0,25 do 5100 m, vypočtený pomocí vzorce (4a).

Pokud se skutečná výška oka neshoduje s číselnými hodnotami uvedenými v tabulce, lze rozsah viditelného horizontu určit lineární interpolací mezi dvěma hodnotami blízkými skutečné výšce oka.

Rozsah viditelnosti objektů a světel

Rozsah viditelnosti objektu Dn (obr. 9) bude součtem dvou rozsahů viditelného horizontu v závislosti na výšce oka pozorovatele (D e) a výšce objektu (D h), tzn.
Dá se určit podle vzorce
kde h je výška mezníku nad vodní hladinou, m.

Pro snazší určení rozsahu viditelnosti objektů použijte tabulku. 22-v (MT-63), vypočteno podle vzorce (5a): Chcete-li z této tabulky určit, na jakou vzdálenost se objekt otevře, musíte znát výšku oka pozorovatele nad vodní hladinou a výšku objektu v metrech.

Rozsah viditelnosti objektu lze také určit pomocí speciálního nomogramu (obr. 10). Například výška oka nad vodní hladinou je 5,5 m a výška h znaku nastavení je 6,5 m Pro určení D n se na nomogram přiloží pravítko tak, aby spojovalo body odpovídající h a e na krajních měřítcích Průsečík pravítka se středním měřítkem nomogramu ukáže požadovaný rozsah viditelnosti objektu D n (na obr. 10 D n = 10,2 mil).

V navigačních příručkách - na mapách, ve směrech, v popisech světel a značek - je rozsah viditelnosti objektů DK uveden ve výšce oka pozorovatele 5 m (na anglických mapách - 15 stop).

V případě, kdy je skutečná výška oka pozorovatele jiná, je nutné zavést AD korekci (viz obr. 9).

Rýže. 9

Příklad. Rozsah viditelnosti objektu uvedeného na mapě je DK = 20 mil a výška oka pozorovatele je e = 9 m Určete skutečný rozsah viditelnosti objektu Dn pomocí tabulky. 22-a (MT-63). Řešení.

V noci závisí dosah viditelnosti požáru nejen na jeho výšce nad vodní hladinou, ale také na síle světelného zdroje a na výboji osvětlovacího zařízení. Typicky se osvětlovací zařízení a síla světelného zdroje vypočítávají tak, že rozsah viditelnosti požáru v noci odpovídá skutečnému rozsahu viditelnosti horizontu z výšky požáru nad hladinou moře, existují však výjimky. .

Světla tedy mají svůj vlastní „optický“ rozsah viditelnosti, který může být větší nebo menší než rozsah viditelnosti horizontu z výšky požáru.

Navigační manuály udávají skutečný (matematický) dosah viditelnosti světel, ale pokud je větší než optický, pak je indikován druhý.

Rozsah viditelnosti pobřežních navigačních značek závisí nejen na stavu atmosféry, ale také na mnoha dalších faktorech, mezi které patří:

A) topografické (určené povahou okolní oblasti, zejména převahou určité barvy v okolní krajině);

B) fotometrické (jas a barva pozorovaného znaku a pozadí, na které se promítá);

C) geometrické (vzdálenost od znaku, jeho velikost a tvar).

Kapitola VII. Navigace.

Navigace je základem vědy o navigaci. Navigační metodou navigace je navigovat loď z jednoho místa na druhé tím nejvýhodnějším, nejkratším a nejbezpečnějším způsobem. Tato metoda řeší dva problémy: jak nasměrovat loď po zvolené dráze a jak určit její místo v moři na základě prvků pohybu lodi a pozorování pobřežních objektů s přihlédnutím k dopadu na loď. vnější síly- větry a proudy.

Abyste si byli jisti bezpečným pohybem své lodi, musíte znát polohu lodi na mapě, která určuje její polohu vzhledem k nebezpečím v dané navigační oblasti.

Navigace se zabývá vývojem základů navigace, studuje:

Rozměry a povrch země, způsoby zobrazení zemského povrchu na mapách;

Metody pro výpočet a vykreslení dráhy lodi na námořních mapách;

Metody určování polohy lodi na moři podle pobřežních objektů.

§ 19. Základní informace o navigaci.

1. Základní body, kružnice, přímky a roviny

Naše země má tvar sféroidu s hlavní poloosou OE rovná se 6378 km, a vedlejší osa NEBO 6356 km(obr. 37).

Rýže. 37. Určení souřadnic bodu na zemském povrchu

V praxi, s určitým předpokladem, lze Zemi považovat za kouli rotující kolem osy, která zaujímá určitou pozici v prostoru.

Pro určení bodů na zemském povrchu je zvykem jej myšlenkově rozdělit na svislé a vodorovné roviny, které tvoří přímky se zemským povrchem – poledníky a rovnoběžky. Konce pomyslné zemské rotační osy se nazývají póly – sever, neboli sever, a jih nebo jih.

Meridiány jsou velké kruhy procházející oběma póly. Rovnoběžky jsou malé kruhy na zemském povrchu rovnoběžné s rovníkem.

Rovník je velký kruh, jehož rovina prochází středem Země kolmo k její rotační ose.

Jak poledníky, tak rovnoběžky na zemském povrchu si lze představit v nespočtu. Rovník, poledníky a rovnoběžky tvoří zemskou geografickou souřadnicovou síť.

Umístění libovolného bodu A na zemském povrchu lze určit podle zeměpisné šířky (f) a délky (l) .

Zeměpisná šířka místa je oblouk poledníku od rovníku k rovnoběžce daného místa. Jinak: zeměpisná šířka místa se měří středovým úhlem mezi rovinou rovníku a směrem od středu země k danému místu. Zeměpisná šířka se měří ve stupních od 0 do 90° ve směru od rovníku k pólům. Ve výpočtech se předpokládá, že severní zeměpisná šířka f N má

Rozdíl zeměpisné šířky (f 1 - f 2) je oblouk poledníku uzavřený mezi rovnoběžkami těchto bodů (1 a 2).

Zeměpisná délka místa je oblouk rovníku od nultého poledníku k poledníku daného místa. Jinak: zeměpisná délka místa se měří obloukem rovníku, který je uzavřen mezi rovinou nultého poledníku a rovinou poledníku daného místa.

Rozdíl v zeměpisné délce (l 1 -l 2) je oblouk rovníku, uzavřený mezi poledníky daných bodů (1 a 2).

Prvotní poledník je Greenwichský poledník. Z ní se měří zeměpisná délka v obou směrech (východ a západ) od 0 do 180°. Západní délka se měří na mapě vlevo od greenwichského poledníku a ve výpočtech se bere se znaménkem mínus; východní - vpravo a má znaménko plus.

Zeměpisná šířka a délka jakéhokoli bodu na Zemi se nazývá zeměpisné souřadnice tento bod.

2. Rozdělení pravého horizontu

Mentálně imaginární horizontální rovina procházející okem pozorovatele se nazývá rovina pozorovatelova skutečného horizontu neboli pravý horizont (obr. 38).

Předpokládejme, že v bodě A je oko pozorovatele, čára ZABC- vertikální, HH 1 - rovina skutečného horizontu a přímka P NP S - osa rotace země.

Z mnoha vertikálních rovin se pouze jedna rovina na výkrese shoduje s osou rotace Země a bodem A. Průsečík této svislé roviny s povrchem Země na ní dává velkou kružnici P N BEP SQ, nazývanou skutečný poledník místa nebo poledník pozorovatele. Rovina skutečného poledníku protíná rovinu skutečného horizontu a dává na něm linii sever-jih N.S. Čára O.W.

kolmá na linii skutečného severu a jihu se nazývá čára skutečného východu a západu (východu a západu).

Čtyři hlavní body skutečného horizontu – sever, jih, východ a západ – tedy zaujímají přesně definovanou polohu na jakémkoli místě na Zemi, s výjimkou pólů, díky nimž lze vzhledem k nim určit různé směry podél horizontu. body. Pokyny N (sever), S (jih), O (Východní), W Pokyny(západ) se nazývají hlavní směry. Celý obvod horizontu je rozdělen na 360°.

Dělení se provádí od bodu ve směru hodinových ručiček. Mezisměry mezi hlavními směry se nazývají čtvrtinové směry a nazývají se

NE, SO, JZ, SZ. Hlavní a čtvrtinové směry mají následující hodnoty ve stupních:

Rýže. 38.

Vodní plocha viditelná z plavidla je omezena kruhem tvořeným zdánlivým průsečíkem nebeské klenby s hladinou vody. Tento kruh se nazývá zdánlivý horizont pozorovatele. Rozsah viditelného horizontu závisí nejen na výšce očí pozorovatele nad vodní hladinou, ale také na stavu atmosféry.

Obrázek 39. Rozsah viditelnosti objektu

Vůdce lodi by měl vždy vědět, jak daleko vidí horizont v různých polohách, například stojící u kormidla, na palubě, vsedě atd.

Rozsah viditelného horizontu je určen vzorcem:

d = 2,08

nebo přibližně pro výšku očí pozorovatele menší než 20 m od vzorec:

d = 2,

kde d je rozsah viditelného horizontu v mílích;

h je výška oka pozorovatele, m

Příklad. Je-li výška oka pozorovatele h = 4 m, pak dosah viditelného horizontu je 4 míle.

Rozsah viditelnosti pozorovaného objektu (obr. 39), nebo, jak se tomu říká, geografický rozsah D n , je součet rozsahů viditelného horizontu S výška tohoto objektu H a výška oka pozorovatele A.

Pozorovatel A (obr. 39), umístěný ve výšce h, ze své lodi vidí horizont pouze na vzdálenost d 1, tedy do bodu B vodní hladiny. , Umístíme-li pozorovatele do bodu B vodní hladiny, pak by mohl vidět maják C ; nachází se ve vzdálenosti d 2 od něj tedy pozorovatel umístěný v bodě A, :

uvidí maják ze vzdálenosti rovné D n

Dn= d1+d2.

Rozsah viditelnosti objektů umístěných nad vodní hladinou lze určit podle vzorce:

Příklad. Dn = 2,08 (+). m, Výška majáku H = 1b.8 m

Řešení. výška oka pozorovatele h = 4

D n = l 2,6 mil nebo 23,3 km.

Příklad. Rozsah viditelnosti objektu je také přibližně stanoven pomocí Struiského nomogramu (obr. 40). Přiložením pravítka tak, aby jedna přímka spojovala výšky odpovídající oku pozorovatele a pozorovanému objektu, získáme rozsah viditelnosti na střední stupnici. Najděte rozsah viditelnosti objektu s nadmořskou výškou 26,2 nad mořem m m

s výškou oka pozorovatele nad hladinou moře 4,5Řešení. Dn

= 15,1 mil (přerušovaná čára na obr. 40). Na mapách, směrovkách, v navigačních příručkách, v popisech značek a světel je rozsah viditelnosti uveden pro výšku oka pozorovatele 5 m od vodní hladiny. Od té doby malá loďka m, oko pozorovatele se nachází pod 5

Příklad. Mapa ukazuje dosah viditelnosti majáku na 16 mil. To znamená, že pozorovatel uvidí tento maják ze vzdálenosti 16 mil, pokud je jeho oko ve výšce 5 Najděte rozsah viditelnosti objektu s nadmořskou výškou 26,2 nad mořem nad hladinou moře. Pokud je oko pozorovatele ve výšce 3 m, pak se viditelnost odpovídajícím způsobem sníží o rozdíl v rozsahu viditelnosti horizontu pro výšky 5 a 3 m Rozsah viditelnosti horizontu pro výšku 5 Najděte rozsah viditelnosti objektu s nadmořskou výškou 26,2 nad mořem rovných 4,7 mil; pro výšku 3 Najděte rozsah viditelnosti objektu s nadmořskou výškou 26,2 nad mořem- 3,6 mil, rozdíl 4,7 - 3,6 = 1,1 mil.

V důsledku toho nebude dosah viditelnosti majáku 16 mil, ale pouze 16 - 1,1 = 14,9 mil.

Rýže. 40. Struiského nomogram